Einleitung: Was ist EPE-Verkapselungsfolie?

EPE-Verkapselungsfolie, auch bekannt als co-extrudierte POE-Verkapselungsfolie, ist ein photovoltaisches Verkapselungsmaterial, das durch Co-Extrusion von POE-Harz und EVA-Harz hergestellt wird. In der Solarmodulfertigung wird es hauptsächlich verwendet, um die Verarbeitungsfreundlichkeit von EVA mit den Feuchtigkeitsbarriere- und Anti-PID-Eigenschaften von POE zu kombinieren.

Herkömmliche EVA-Folie wird in der PV-Modulproduktion weit verbreitet eingesetzt, da sie gute Anti-PID-Eigenschaften, hohe Lichtdurchlässigkeit, UV- und Feuchtwärmebeständigkeit gegen Vergilbung, Schneckenpfadbeständigkeit und starke Haftung auf Glas und Rückseitenfolie bietet. Allerdings hat EVA auch Einschränkungen, wie eine relativ schwache Feuchtigkeitsbarriere, höhere Wasserdampfdurchlässigkeit und ein höheres PID-Risiko unter bestimmten Betriebsbedingungen.

POE-Folie hat im Vergleich eine bessere Wasserdampfbarriere, stärkere Witterungsbeständigkeit und zuverlässigere Anti-PID-Fähigkeit. Aber POE hat auch eigene Verarbeitungsherausforderungen: Die Haftung auf Glas und Rückseitenfolie ist normalerweise schwächer als bei EVA, die Vernetzungsreaktion ist langsamer, und während der Modulproduktion kann die Folie leichter verrutschen oder sich verschieben, was die Produktionseffizienz verringern kann.

Deshalb wurde EPE-Folie entwickelt. Durch einen Co-Extrusionsprozess wird POE von EVA-Schichten umhüllt, wodurch eine EVA-POE-EVA-Sandwichstruktur entsteht. Dieses Design behält die hohe Feuchtigkeitsbarriere von POE bei, was hilft, Solarzellen vor Wasserdampf zu schützen, während auch die gute Laminationskompatibilität und einfachere Verarbeitbarkeit von EVA. In der normalen Produktion kann EPE sowohl die Modulzuverlässigkeit als auch die Fertigungsausbeute verbessern, wenn das Material und der Laminierprozess gut kontrolliert werden.

Technischer Mechanismus: Warum EPE während der Lamination delaminieren kann

Obwohl EPE die Vorteile von EVA und POE vereint, verhalten sich die beiden Materialien während der Lamination nicht genau gleich. Ihre Aushärtungskurven, Vernetzungseigenschaften, Polarität, Additivabsorptionsfähigkeit und ihr thermisches Ausdehnungsverhalten sind unterschiedlich. Diese Unterschiede können zu Zwischenschichtdelamination und Blasenbildung führen, insbesondere in Bereichen um Lötbänder, wo lokaler Druck und Dickenunterschiede deutlicher sind.

EVA und POE haben unterschiedliche Polarität. EVA ist ein polares Material und hat daher eine gute Kompatibilität mit vielen Additiven. POE ist weniger polar, daher ist seine Fähigkeit, polare Additive zu halten, unterschiedlich. Im Laufe der Lagerung können Additive in der POE-Schicht allmählich zu den EVA-Schichten migrieren, die eine stärkere Polarität und bessere Absorptionsfähigkeit aufweisen.

Diese Additivmigration verändert die innere Struktur und Leistung der EPE-Folie. Infolgedessen kann die Haftkraft zwischen den POE- und EVA-Schichten abnehmen. In schweren Fällen kann die POE-Schicht während der Modullamination gequetscht, getrennt oder lokal delaminiert werden. Dies ist auch ein Grund, warum die Haltbarkeit von EPE-Folie im Allgemeinen kürzer ist als die von reiner EVA- oder reiner POE-Verkapselungsfolie.

Technische Analyse: Bildung von linienförmigen Blasen entlang der Ribbons

Die linienförmigen Blasen, die sich von den Lötbändern aus erstrecken, hängen oft mit der kombinierten Wirkung von Additivmigration, inkonsistenter Vernetzungsgeschwindigkeit und unterschiedlichem thermischen Ausdehnungsverhalten zwischen EVA und POE zusammen.

Während der Lamination vernetzt EVA schneller als POE. Wenn die POE-Schicht nicht rechtzeitig vernetzt, können Reaktionsgase, die während der Peroxidzersetzung entstehen, möglicherweise nicht vollständig abgeführt werden, bevor Druck ausgeübt wird. Diese Gase können im Modul eingeschlossen bleiben und Blasen bilden.

Ein weiterer häufiger Grund ist die lokale Verdünnung der EPE-Folie an den Ribbon- und Busbar-Positionen. Die mittlere POE-Schicht von EPE kann aufgrund von Rohmaterialfaktoren eine Ungleichmäßigkeit der Dicke in TD-Richtung aufweisen. Darüber hinaus erhöht die überlappende Dicke von Ribbons und Busbars während der Lamination den lokalen Druck. Dies kann die EPE an dieser Stelle dünner machen und einen Schwachpunkt schaffen, an dem Klebstoffmangel oder Gasansammlung wahrscheinlicher ist.

Einfach ausgedrückt: Der Ribbon-Bereich erfährt während der Lamination einen höheren Druck. Wenn die EVA-Schichten bereits zu vernetzen begonnen haben, während die POE-Schicht in der Nähe des Ribbons noch fließfähig ist, kann sich die EPE-Struktur lokal trennen. Das verbleibende Verkapselungsmaterial an der Ribbon-Position verhält sich möglicherweise eher wie POE, mit langsamerer Vernetzung und höherer Fließneigung. Unter Laminationsdruck kann dies farbige oder transparente linienförmige Blasen erzeugen, die sich vom Ribbon nach außen ausbreiten.

Wichtige Prozesssymptome, auf die zu achten ist

• Blasen treten hauptsächlich entlang der Lötbandpfade auf, nicht zufällig über das gesamte Modul verteilt.

• Der Defekt kann wie dünne lineare Luftspuren aussehen, die sich von Ribbon- oder Busbar-Bereichen nach außen erstrecken.

• Das Problem kann deutlicher werden, wenn die EPE-Folie länger gelagert wurde.

• Der Defekt kann zunehmen, wenn Laminationstemperatur, Vakuumzeit, Druckzeitpunkt oder Aushärtungsgrad nicht gut auf die spezifische EPE-Formulierung abgestimmt sind.

Praktische Kontrollvorschläge für EPE-Laminationsdefekte

Bei Blasen, die durch das inhärente Materialverhalten des EPE-Verkapselungsmittels verursacht werden, sollte die Lösung eine Kombination aus Materialmanagement und Optimierung des Laminierungsprozesses sein. Es reicht nicht aus, nur einen Parameter anzupassen, ohne die Lagerbedingungen der Folie, die Laminierungskurve und die Druckverteilung im Bereich der Bänder zu überprüfen.

1. Kontrolle der Lagerzeit von EPE-Material

Planen Sie die Beschaffung und Produktionsnutzung von EPE-Verkapselungsmittel sorgfältig. Reduzieren Sie unter der Bedingung, dass die Produktion nicht beeinträchtigt wird, die Lagerzeit der EPE-Folie so weit wie möglich. Eine kürzere Lagerzeit hilft, die Migration von Additiven von der POE-Schicht zu den EVA-Schichten zu reduzieren und hält das ursprüngliche Zwischenschicht-Bindungs- und Vernetzungsverhalten stabiler.

2. Angemessene Erhöhung der Laminierungstemperatur der ersten Kammer

Eine geeignete Erhöhung der Laminierungstemperatur der ersten Kammer kann die POE-Vernetzung in der EPE-Folie beschleunigen. Dies hilft, die Situation zu vermeiden, in der EVA bereits einen relativ hohen Vernetzungsgrad erreicht hat, während POE noch geschmolzen ist. Eine bessere Synchronisation zwischen EVA- und POE-Aushärtung kann die Zwischenschichtspannung verringern und helfen, linienförmige Blasen in der Nähe von Bandpositionen zu verhindern.

3. Abstimmung von Vakuum, Druck und Aushärtezeitpunkt

Wenn der Druck zu früh aufgebracht wird, während die POE-Schicht noch stark fließfähig ist, kann Gas eingeschlossen oder entlang der Bandbereiche gedrückt werden. Ein gut gestaltetes Laminierungsrezept sollte ausreichend Zeit für die Luftabsaugung und Materialerweichung vor dem vollständigen Druckaufbau ermöglichen. Die genaue Einstellung sollte durch Vernetzungsgradtests, Schälfestigkeitstests und Sichtprüfung nach der Laminierung verifiziert werden.

4. Überprüfung der Stapelhöhe von Bändern und Busbars

Da der lokale Druck um Bänder und Busbars höher ist, kann eine übermäßige Stapeldicke das EPE an diesen Stellen dünner machen. Produktionsteams sollten die Lötflachheit, Bandausrichtung, Busbar-Überlappung und Layup-Konsistenz überprüfen. Die Verringerung lokaler Höhenunterschiede kann das Risiko lokaler Verkapselungsmittelverformung und Blasenbildung senken.

5. Überprüfung der eingehenden EPE-Qualität

Bei EPE-Folie sollte die Eingangskontrolle nicht nur Aussehen und Dicke überprüfen, sondern auch die Dickenhomogenität, Haltbarkeit, Lagerbedingungen, Gelgehaltverhalten und Haftleistung berücksichtigen. Wenn möglich, sollte vor der Massenproduktion bei Wechsel des Lieferanten, der Charge oder der Modulstruktur eine Probelaminierung durchgeführt werden.

Dieser Blog basiert auf praktischer Abnormalitätsanalyse in der PV-Modulproduktion und den folgenden Referenzen:

1. Feld Erfahrung aus der Analyse abnormaler Defekte während der Photovoltaik-Modulproduktion

2. Dow Chemical, Zhang Wenxin, "POE ermöglicht leistungsstarke Photovoltaik-Module"

3. Southwest Securities, "N-Typ Iteration, POE-Industrie eröffnet einen Hochwachstumszyklus"

4. Chemische Produktion und Technologie, "Untersuchung der Vernetzungsreaktion von Polyolefin-Einkapselungsfolie für Photovoltaik"

Ooitech's Sicht

Als Ausrüstungslieferant sehen wir es so: EPE-bezogene Bandleitungsblasen sind nicht nur ein Materialproblem, sondern auch ein Prozessfensterproblem, das vom Laminationstemperaturprofil, der Vakuumeffizienz, dem Druckzeitpunkt und der Auflageebenheit abhängt. Für Modulhersteller, die fortschrittliche Zelltechnologien und größere Formate verwenden, wird die Toleranz für Verkapselungsfluss und lokale Stapelhöhe viel geringer, daher sollten die Kontrolle der Materialhaltbarkeit und die Validierung des Laminationsrezepts als Teil desselben Qualitätssystems behandelt werden. Eine stabile Solarpanel-Produktionslinie benötigt sowohl eine gute Verkapselungsauswahl als auch eine disziplinierte Prozessverifizierung vor der Massenproduktion.